DE3114711A1

DE3114711A1 - "verfahren und vorrichtung zur verhinderung der ansammlung von material in einer rohrleitung"

Info

Publication number: DE3114711A1
Application number: DE19813114711
Authority: DE
Inventors: Ken W. Lagos Davies; Don J. 47111 Charlestown Ind. Disch
Original assignee: Brown and Williamson Tobacco Corp
Current assignee: Brown and Williamson Holdings Inc
Priority date: 1980-04-11
Filing date: 1981-04-10
Publication date: 1982-02-25
Also published as: US4301819A; CA1158692A; DE3114711C2; GB2075942B; AU6915181A; AU538107B2; GB2075942A

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen eines Materials, sie betrifft insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verhinderung der Ansammlung von unerwünschten Materialien in der Vorrichtung unter Trocknungsbedingungen mit einer verhältnismäßig hohen Feuchtigkeit·

Beim Trocknen eines Materials in einem Gasstrom in einem kontinuierlichen Arbeitsgang haben dann, wenn der Gasstrom Feststoffe oder hochviskose Materialien enthält, diese Materialien die Neigung, sich an den Stellen der Vorrichtung, wo die Geschwindigkeit wesentlich abnimmt, abzulagern und anzusammeln. Diese Ablagerung oder Ansammlung tritt im allgemeinen dort auf, wo verhältnismäßig scharfe Krümmungen bzw. Biegungen in dem Gasstrom durch die Trocknungsvorrichtung auftreten·

So tritt beispielsweise beim Trocknen von Tabak der Tabak im allgemeinen in die Trocknungsvorrichtung mit einem verhältnismäßig hohen Feuchtigkeitsgehalt und Aromastoffe und dgl. enthaltend,allgemein in der Tabakindustrie als "Umhüllungen (casings)" bezeichnet, in den Gasstrom ein, der in der Trocknungsvorrichtung behandelt wird. Während der Trocknung tritt in der Vorrichtung eine Ansammlung bzw. Anreicherung auf, insbesondere an den Punkten, wo die Teilchengeschwindigkeit wesentlich vermindert ist.

Beim Trocknen von geschnittenem Tabak liegt der anfängliche Feuchtigkeitsgehalt in der Regel innerhalb des Berei-

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ches von etwa 15 bis etwa 35 % bei den Blättern und von etwa 20 bis etwa 60 % bei dem Stengel (Stiel). Dieser Tabak wird im allgemeinen in Gegenwart von heißer Luft getrocknet, bis sein Feuchtigkeitsgehalt innerhalb des Bereiches von etwa 12 bis etwa 15 % liegt. Es sind bereits verschiedene Trocknungsvorrichtungen bekannt und zwei derartige Beispiele zum Trocknen von geschnittenem Tabak sind in den US-Patentschriften 3 357 436 und 4 167 191 beschrieben.

In den letzten Jahren ist es in der Tabakindustrie allgemein üblich geworden, den Tabak vor der Einarbeitung in ein Zigarettenprodukt zu expandieren oder "aufzublähen (aufzulockern)". Dieses Expandieren oder "Aufblähen" führt zu einer besseren wirtschaftlichen Ausnutzung sowie zu einer Herabsetzung des Teer- und Nikotingehaltes in dem Endprodukt. Es sind bereits viele verschiedene Verfahren zum Expandieren von Tabak bekannt und beschrieben worden, wie z.B. das Imprägnieren des Tabaks mit Wasser, einer organischen Flüssigkeit, Kohlendioxid oder Ammoniak, und das anschließende Einwirkenlassen von ausreichenden Temperaturen oder Drucken auf den imprägnierten Tabak, um dann das Imprägniermittel aus dem Tabak freizusetzen. Bei vielen der zum Expandieren des Tabaks angewendeten Trocknungsverfahren gehen jedoch viele der Vorteile, die auf die Expansionstechnik zurückzuführen sind, wieder verloren wegen der Schrumpfung während des Trocknungsverfahrens· Außerdem besteht beim Trocknen des Tabaks bei einer verhältnismäßig hohen Feuchtigkeit die Neigung, daß sich viskose Umhüllungen (casings) absetzen und die Trocknungsvorrichtung verstopfen« Eine Vorrichtung, mit der das Problem der Ansamm-

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lung (Anreicherung) eliminiert oder mindestens vermindert werden könnte, wäre daher bei der Be- bzw. Verarbeitung von expandierten Tabakteilchen von großem Vorteil.

Es wurde nun erkannt, daß es erwünscht ist, eine verbesserte Vorrichtung zur Verhinderung der Ansammlung von Teilchen in Gasströmen bei verhältnismäßig hohen Temperaturen zu entwickeln. Außerdem wurde erkannt, daß es erwünscht ist, eine Vorrichtung zu entwickeln, welche die Ansammlung von Teilchen in einem System zum Trocknen von expandiertem Tabak verhindert. Es wurde ferner erkannt, daß es erwünscht ist, eine Vorrichtung zur Verhinderung der Ansammlung von Teilchen in einem System zum Trocknen von Tabak bei einer Temperatur oberhalb 121°C (25O⁰F) in Gegenwart einer absoluten Feuchtigkeit bei einem Wert oberhalb des Wertes, der eine Naßkolben-Temperatur von mindestens oberhalb 66 C (150 F) ergibt, wobei diese Bedingungen nachstehend als "hohe Feuchtigkeitsbedingungen¹¹ bezeichnet werden, zu entwickeln.

Verschiedene weitere Merkmale, Vorteile und Eigenschaften der Erfindung gehen für den Fachmann aus den nachfolgenden Angaben hervor.

Gegenstand der Erfindung ist insbesondere eine Vorrichtung zum Transportieren von Tabak in einem Gasstrom mit darin enthaltenem Wasserdampf, die eine Rohrleitung mit mindestens einer Krümmung bzw. Biegung von mehr als 45 darin sowie Einrichtungen zum Transportieren von Tabak durch die Rohrleitung, in dem Gasstrom aufweist und gekennzeichnet ist

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durch eine Einrichtung zum Kühlen der inneren Oberfläche mindestens einer Krümmung bzw. Biegung auf eine Temperatur, die gleich oder niedriger ist als die Temperatur zum Kondensieren des Wasserdampfes in dem Gasstrom.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Verhinderung der Ansammlung bzw. Anreicherung von unerwünschten Materialien in einer Krümmung bzw. Biegung in einer Rohrleitung, in der ein Gas mit darin enthaltenem Wasserdampf strömt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die innere Oberfläche der Krümmung bzw. Biegung auf eine Temperatur unterhalb des Kondensationspunktes des Wasserdampfes gekühlt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von spezifischen Beispielen näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann selbstverständlich, daß sie darauf keineswegs beschränkt ist, sondern daß diese in vielfacher Hinsicht abgeändert und modifziert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Fließdiagramm unter Verwendung einer bevorzugten erfindungsgemäßen Vorrichtung; und

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der ausgewählte Abschnitte weggeschnitten sind.

Gemäß der Fig. 1 der beiliegenden Zeichnungen wird zur Durchführung der Erfindung Luft in einer geschlossenen Leitung 2 durch eine geschlossene Heizeinrichtung 6 transportiert und die austretende erhitzte Luft strömt in die Leitung 10. Eine Heizeinrichtungs-Umgehungsleitung 8 kann automatisch oder manuell so mit Ventilen gesteuert werden, daß die Luft die Heizeinrichtung 6 umgeht, wodurch man eine Einrichtung zur Regulierung der Temperatur der in die Leitung 10 eintretenden Luft erhält. Die Kapazität der Heizeinrichtung 6 und der Aufbau der Umgehungsleitung 8 sind zweckmäßig so, daß die Temperatur der Luft in der Leitung 10 innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereiches, im allgemeinen oberhalb 121 C (250 F), gehalten wird. Die in der Leitung 10 transportierte oder durch diese hindurchgeleitete Luft passiert die Wasserdampf-Eintrittsöffnung 4, durch welche Wasserdampf oder ein Gemisch aus Wasserdampf und Luft in den Luftstrom eingeleitet werden kann. Die Wasserdarapf-Einleitungsöffnung 4, die an ihrem Ende eine Düse 5 aufweist, führt unter einem Winkel von weniger als 45 , bezogen auf die Richtung des Luftstromes, Wasserdampf in den Luftstrom ein. Wie in Fig. 1 dargestellt, tritt der Wasserdampf im wesentlichen parallel zum Luftstrom in den Luftstrom ein. Der durch die Eintrittsöffnung 4 eingeführte Wasserdampf wird zweckmäßig durch automatische Steuerung (Kontrolle) des Wasserdampfregelventils 40 so eingestellt, daß in der Leitung 10 eine vor~ her festgelegte relativ hohe Feuchtigkeit aufrechterhalten wird. Das Wasserdampf-Regelventil 40 wird entsprechend der Naßkugeltemperatur der in der Leitung 32 strömenden Luft betätigt, wobei eine Naßkugel-Fühlereinrichtung hier durch die Ziffer 42 bezeichnet ist. Die Naßkugel-Fühlereinrichtung ist in der Probenentnahmeleitung 44 angeordnet, welche die Leitung 32 und die Heizeinrich-

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tungs-Umgehungsleitung 8 miteinander verbindet. Auf entgegengesetzten Seiten der Naßkugel-Fühlereinrichtung 42 sind ein Paar Ventile 46 und 48 angeordnet, um den Luftstrom durch sie hindurch abzustoppen für eine Eichung in der Leitung und für die Instandhaltung.

Aus dem Vorratstrichter 12wird mittels der Vorratsfördereinrichtung 14 expandierter Tabak in eine vertikale Rohrleitung 16 in die Luftschleuse 27 und dann in die Leitung 10 eingeführt. Andererseits kann die Tabakzuführungseinrichtung natürlich auch dazu verwendet werden, den expandierten Tabak mit der heißen Luft mit hoher Feuchtigkeit innerhalb der Leitung 10 innig zu vermischen. Der von der Luft . mitgerissene Tabäc wird dann durch eine Vielzahl von Trocknungskammer!! 18 und diese verbindende Leitungen 20 hindurchgeführt.

Am Eingang in die Kammern 18 ist eine Knieanordnung 60 vorgesehen, welche die Kammern 18 entweder mit der Leitung oder mit den Leitungen 20 verbindet. Die Knieanordnung 60 umfaßt, wie aus der Fig. 2 der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, ein innen hohles, im wesentlichen U-förmiges Element 62, das von einem äußeren Gehäuse 64 mit Außenwänden, die einen Abstand von dem Element 62 haben, umschlossen ist. Das Gehäuse 64 ist mit einem Einlaß 66 in Strömungsverbindung mit einer Wasservorratsquelle (nicht dargestellt) sowie zwei AtsLässen 68 und 70 in Strömungsverbindung mit einem Reservoir oder einer anderen Einrichtung zur Aufnahme des aus dem Gehäuse 64 austretenden Wassers ausgestattet. Es sei darauf hingewiesen, daß die Anordnung 60

als im wesentlichen U-förmig dargestellt ist, es können aber auch andere Formen oder Krümmungen bzw. Biegungen verwendet werden, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

Das hohle Element 62 steht in Strömungsverbindung mit der Kammer 18 und der Leitung 10 oder der Leitung 20, in der der von der Luft mitgerissene Tabak strömt. In dem Gehäuse 64 wird Wasser gehalten, so daß die Temperatur der inneren Oberfläche des Elements 62 unterhalb einer vorgegebenen Temperatur gehalten wird, wobei diese Temperatur unterhalb der Kondensationstemperatur des Wasserdampfes in dem Luftstrom liegt. Beim Betrieb, bei dem der von der Luft mitgerissene Tabak auch Umhüllungen (casings) darin enthält, hat der Wasserdampf die Neigung, zu kondensieren und die Beständigkeit gegen Anhaften der viskosen Materialien zu verringern, wenn sie beim Hindurchströmen auf die innere Oberfläche des Elements 62 auftreffen.

Es sei darauf hingewiesen, daß eine Einrichtung zur Steuerung (Kontrolle) des Wasserstromes und gleichzeitig damit der Temperatur der inneren Oberfläche 62 nicht dargestellt sind. Es können jedoch beliebige, an sich bekannte Einrichtungen verwendet werden, da die Steuerung bzw. Kontrolle nicht besonders kritisch ist, wobei das einzige.erforderliche Kriterium darin besteht, daß die innere Oberfläche des Elements 62 verhältnismäßig "kühl" ist, bezogen auf den Gasstrom, der hindurchfließt, so daß ein Teil des Wasserdampfes in dem Gasstrom kondensiert wird und die innere Oberfläche feucht hält.

Bei den Kammern 18 handelt es sich tun eine Trocknereinrichtung zum Trocknen des von der Luft mitgenommenen expandierten Tabaks bis auf den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt. Die Kammern 18 können so gewählt werden, daß sie eine ausreichende Kapazität besitzen, um den gewünschten Temperaturbereich des Luftstromes, in der Regel von etwa 121 bis etwa 343°C (250 - 65O⁰F), aufrechtzuerhalten. Die Anzahl der Kammern 18 kann so gewählt werden, daß sie jede gewünschte Weilzeit für jeden gewünschten Trocknungsgrad ergeben.

Der expandierte Tabak und die Luft, die aus der letzten Kammer 18 austreten, werden durch die Leitung 22 in einem Separator 24 eingeführt. Der Separator 24 ist vorzugsweise ein Tangentialseparator. Es sei jedoch bemerkt, daß auch andere Separatortypen verwendet werden können. Durch die Luftschleuse 26 tritt Tabak aus dem Separator 24 aus und wird durch die Fördereinrichtung 28 in die nächste Tabakbehandlungsstufe eingeführt. Die abgetrennte Abluft wird durch die Leitungen 30 und 32 im Kreislauf zurückgeführt. Innerhalb des Leitungssystems befindet sich ein Gebläse 34, um die Luft anzutreiben. In der Leitung 32 ist auch eine Ablaßöffnung 36 angeordnet, um die überschüssige Luft aus dem System abzulassen. Die durch die Leitung 32 transportierte Luft tritt wieder in die Leitung 2 ein durch einen Schlußseparator 38, der eventuellen Staub aus dem Luftstrom entfernt. Bei dem Separator 38 handelt es sich vorzugsweise um einen Separator vom Rotcclon-Typ, der ebenfalls das Antreiben der Luft unterstützt. In der Fig. 1 der beiliegenden Zeichnungen geben die Pfeile die Strömungsrichtung des expandierten Tabaks und/oder der Luft an. In Abhängigkeit von der aus einem speziellen Tabak entfernten Feuchtigkeits

menge variieren die Tabaktypen, die Tabakmischungen und die Form derselben, wobei die Arbeitsparameter des erfindungsgemäßen Verfahrens in entsprechender Weise variieren bei der Herstellung eines einheitlichen und konstanten Feuchtigkeitsgehaltes des aus dem System ausgetragenen Tabaks.

Um den Strom durch das System zu steuern (kontrollieren), ist in der Recyclisierungsleitung 32 ein Zugregler 50 vorgesehen. Der Zugregler 50 wird betätigt in Abhängigkeit von dem vorgewählten Druck der Druckfühlereinrichtung 52, die ein Paar Drückfühlersonden 54 und 56 umfaßt, die in den Luftstrom auf entgegengesetzten Seiten des Tabakseparators 24 angeordnet sind. Jede Sonde mißt den Brück des Luftstromes an der vorher festgelegten Position und der Differenzdruck, wie er von der Druckfühlereinrichtung 52 gemessen wird, bestimmt, ob der Zugregler 50 geöffnet oder geschlossen wird.

Die Menge der zum Trocknen des Tabaks erforderlichen Wärme hängt von der Geschwindigkeit bzw. Rate ab, mit welcher der Tabak durch das System durchgeführt wird, und von seinem anfänglichen Feuchtigkeitsgehalt. Eine Zunahme der Geschwindigkeit bzw. Rate oder des Feuchtigkeitsgehaltes führen zu einer Verringerung der Lufttemperatur in der Leitung 10 und in den Kammern 18, so daß die Wärmezufuhr in die Heizeinrichtung 6 natürlich erhöht werden muß. In entsprechender Weise führt eine Herabsetzung der Beschikkungsgeschwindigkeit bzw. -rate oder des Feuchtigkeitsgehaltes zu einer Verminderung der Wärmezufuhr. Daher wird die Wärmezufuhr in Abhängigkeit von den Bedingungen so proportioniert, daß der Endfeuchtigkeitsgehalt des Tabaks kon-

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stant gehalten wird.

Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt die Einlaßtemperatur der in die Leitung 10 eintretenden Luft im allgemeinen innerhalb des Bereiches von 121 bis 343 C (250 - 65O°F), wobei die Temperatur des expandierten Tabaks innerhalb des Bereiches von bis zu 1O1,5°C(215°F) liegen kann. Der Umhüllungen (casings) enthaltende und einen verhältnismäßig hohen Prozentsatz Feuchtigkeit aufweisende expandierte Tabak passiert die Knieanordnung 60, wenn er in die Kammer 18 eintritt. Die Umhüllungen (casings) haben die Neigung, an Krümmungen bzw. Biegungen in dem Strömungssystem, beispielsweise den Knieanordnungen 60, "zu haften" und andere Teilchen einzuschließen. Wenn man jedoch die innere Oberfläche des hohlen Elements 62 relativ kühl (kalt) hält, kondensiert ein Teil des Wasserdampfes beim Auftreffen auf die Oberfläche, wodurch die innere Oberfläche feucht wird, so daß der Reibungskoeffizient derselben sinkt. Durch Senken des Reibungskoeffizienten der inneren Oberfläche des Elements 62 wird die Neigung der Umhüllungen (casings) und des Tabaks, die auf die innere Oberfläche auftreffen, daran "zu haften" wesentlich herabgesetzt.

DieErfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann selbstverständlich, daß sie darauf keineswegs beschränkt ist, sondern daß diese in vielfacher Hinsicht abgeändert und modifiziert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

Claims

P 16 162 10. April 1981 Brown & Williamson Tobacco Corporation 1600 West Hill Street Louisville, Kentucky 40232, U.S.A. Verfahren und Vorrichtung zur Verhinderung der Ansammlung von Material in einer Rohrleitung Patentansprüche

1. Verfahren zur Verhinderung der Ansammlung von unerwünschten Materialien in einer Krümmung bzw. Biegung in einer Rohrleitung, in der ein Gas mit darin enthaltenem Wasserdampf strömt, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche der Krümmung bzw. Biegung auf eine Temperatur gekühlt wird, die unterhalb des Kondensationspunktes des Wasserdampfes liegt.

2. Vorrichtung zum Transportieren von Tabak bei hoher Feuchtigkeit in einem Gasstrom mit einer Rohrleitung mit mindestens einer Krümmung bzw. Biegung von mehr als 45 darin und einer Einrichtung zum Transportieren von Tabak durch

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diese Rohrleitung in dem Gasstrom, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Kühlen der inneren Oberfläche mindestens einer Krümmung bzw. Biegung (60) auf eine Temperatur, die gleich oder niedriger ist als die Temperatur zum Kondensieren von Wasserdampf in dem Gasstrom«

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Kühlen umfaßt ein Gehäuse (64), das die Krümmung bzw. Biegung (60) umschließt, mit einem Einlaß (66) darin, der in Strömungsverbindung mit einer Wasservorrats« quelle steht, und einem Auslaß (68, 70), der in Strömungsverbindung mit einer Einrichtung zur Entfernung von Wasser aus dem Gehäuse (64) steht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Krümmung bzw« Biegung (60) um eine Knie-Anordnung handelt.

5. Vorrichtung zum Transportieren von Material in einem Wasserdampf enthaltenden Gasstrom, gekennzeichnet durch ein Leitungssystem mit mindestens einem Einlaß für die Aufnahme von Wasserdampf enthaltendem Material darin und mindestens einem Auslaß für den Austrag von Material daraus, wobei das Leitungssystem mindestens eine Krümmung bzw. Biegung (60) darin aufweist, eine Einrichtung zum Transportieren des Materials durch das Leitungssystem; und eine Einrichtung, um mindestens eine Krümmung bzw. Biegung (60) bei einer Temperatur unterhalb der Temperatur zu halten, bei der der Wasserdampf kondensiert.

6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 5,

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dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung bzw. Biegung (60) von einem Gehäuse (64) umschlossen ist, das einen Einlaß (66) in Strömungsverbindung mit einer Wasservorratsquelle und einen Auslaß (68, 70) in Strömungsverbindung mit einer Einrichtung zur Entfernung von Wasser aus dem Gehäuse (64) aufweist.